• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.94-101
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• 2011

The fast pyrolysis characteristics of lignocellulosic biomass are investigated for a bubbling fluidized bed reactor by means of computational fluid dynamics (CFD). To simulate multiphase reacting flows for gases and solids, an Eulerian-Eulerian approach is applied. Attention is paid for the primary and secondary reactions affected by gas-solid flow field. From the result, it is scrutinized that fast pyrolysis reaction is promoted by chaotic bubbling motion of the multiphase flow enhancing the mixing of solid particles. In particular, vortical flow motions around gas bubbles play an important role for solid mixing and consequent fast pyrolysis reaction. Discussion is made for the time-averaged pyrolysis reaction rates together with time-averaged flow quantities which show peculiar characteristics according to local transverse location in a bubbling fluidized bed reactor.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권1호
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• pp.9-16
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• 2010

The characteristics of flow and heat transfer in a bubbling fluidized bed are investigated by means of computational fluid dynamics (CFD). To simulate two-phase flow for the gas and solid flows, Eulerian-Eulerian approach is applied. Attention is paid for a heat transfer from the wall to fluidized bed by bubbling motion of the flow. From the result, it is confirmed that heat transfer is promoted by chaotic bubbling motion of the flow by enhancement of mixing among solid particles. In particular, the vortical flow motion around gas bubble plays an important role for the mixing and consequent heat transfer. Discussion is made for the time and space averaged Nusselt number which shows peculiar characteristics corresponding to different flow regimes.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권2호
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• pp.97-101
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• 2022

In this study we investigated the gas to solid heat transfer of bubbling fluidized bed bottom ash cooler installed at the Donghae power plant in South Korea. Several different analyses are done through 1-D calculations and 3-D CFD simulation to predict the bottom ash exit temperatures when it exits the ash cooler. Three different cases are set up to have consideration of unburnt carbon in the bottom ash. Sensible heat comparison and heat transfer calculation between the fluidization air and the bottom ash are conducted and 3-D CFD analysis is done on three cases. We have obtained the results that the bottom ash with unburnt carbon is exiting the ash cooler, exceeding the targeted temperature from both 1-D calculation and 3-D CFD simulation.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제30권4호
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• pp.330-337
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• 2019

Effects of cyclone and freeboard geometry on solid entrainment loss were investigated with two different types of cyclones and bubbling beds in a gas-solid fluidized bed system. The solid entrainment loss was measured by collected fines during continuous solid circulation condition. Bubbling bed which has an expanded freeboard showed less solid entrainment than the bubbling bed which has a straight freeboard. The cyclone which has a wide gas-solid mixture inlet showed less solid entrainment loss than the cyclone which has a narrow gas-solid mixture inlet. Moreover, the cyclone has a wide gas-solid mixture inlet can capture smaller particles.

• 한국연소학회지
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• 제7권1호
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• pp.52-57
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• 2002

A numerical investigation using a commercial CFD program of the Inter-Phase Slip Algorithm has been carried out for detail characteristics of particle motions and bubble behaviors in a two dimensional fluidized bed. The bed simulated has been operated with three different distributor geometries, such as bubble cap, nozzle, and perforated plate types. Experiments using a slit-type two-dimensional fluidized bed and a cylinder-type fluidized bed have been performed in order to confirm the simulation model. In addition, the numerical results are compared with the wellknown correlation of bubble sizes and bubble rising velocities by Mori and Wen [1]. The simulation model that we applied is shown to be useful to understand the relation between bubble behaviors and distributor geometries.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.581-588
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• 2016

To compare reduction reactivity of oxygen carrier particles, $CH_4$ combustion characteristics were measured and investigated in a bubbling fluidized bed reactor with increasing $CH_4$ concentration from 10 to 100 %. Among five oxygen carriers (OC-1, OC-2, SDN70, C14, C28), OC-1, OC-2, SDN70 particles were selected as better oxygen carriers from the viewpoints of fuel conversion and $CO_2$ selectivity. However, some oxygen carriers showed lower fuel conversion and $CO_2$ selectivity even though they have high oxygen transfer capacity. Therefore, we could conclude that not only TGA tests to measure the oxygen transfer capacity but also fluidized bed tests to analyze exhaust gas concentration should be performed to select better oxygen carrier without misunderstanding of carriers reactivity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.81-87
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• 2014

고체가 연속적으로 주입되고 배출되는 상온 상압 2단 기포 유동층(내경 0.1 m, 높이1.2 m)의 흐름특성을 조사하고, 운전유속범위를 고찰하였다. 고체는 상부 기포 유동층으로 주입되고, 넘쳐서 기계적 혹은 비기계적 밸브가 없이 단순히 농후상 고체 층으로 이루어진 고체 수송관(standpipe, 내경 0.025 m)를 통하여 하부 기포 유동층의 층으로 주입되며, 하부 유동층을 넘쳐서 고체가 배출되었다. 기체는 하부 유동층을 유동화하고 배출된 후 다시 상부 유동층을 유동화하였다. 기체로는 공기를 사용하였고, 고체로는 입도가 큰 입자(< $1000{\mu}m$, 겉보기 밀도 $3090kg/m^3$)와 입도가 작은 입자(< $100{\mu}m$, 겉보기 밀도 $4400kg/m^3$)를 혼합한 입자를 사용하였으며, 혼합비를 변수로 하였다. 하부 유동층 기체가 고체수송관의 고체흐름을 비우고, 우회하는 조건일 때 하부 유동층 유동화 속도를 붕괴속도로 정의하였다. 본 공정의 운전이 가능한 최대기체유속으로 붕괴속도가 사용될 수 있었다. 붕괴속도는 작은 입자 혼합비가 증가함에 따라 증가하여, 30%에서 가장 큰 값을 나타낸 후, 감소하였다. 붕괴속도의 경향은 고체수송관 상단과 하단 사이의 압력차 경향과 유사하였다. 붕괴속도는 벌크밀도(bulk density)와 정체층 공극률의 함수로 나타내졌으며, 벌크밀도가 증가하면 증가하고, 정체층 공극률이 증가하면 감소하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권5호
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• pp.646-651
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• 2017

CNT 유동층 반응기(내경 0.15 m, 높이 2.6 m) 희박상 내 CNT 입자(평균입도 $291{\mu}m$, 벌크밀도 $72.9kg/m^3$)의 거동을 확인하기 위해 레이저 슬릿광 형상 측정법을 이용하여, CNT 응집체의 크기 및 형태를 측정하였다. 기포유동층 조건에서 CNT 반응기 내 축방향 고체체류량 분포는 하부 농후상과 상부 희박상을 갖는 S자 형태를 보였다. 기체 유속이 증가할수록 비산되는 CNT 응집체의 Heywood 직경과 Feret 직경이 증가하였고, 응집체 내 CNT 입자수가 증가하였다. 또한, 기체의 유속이 증가할수록 CNT 응집체의 종횡비는 증가하고, 원형도는 감소하였다. CNT 응집체의 원마도와 견고도는 기체의 유속이 증가할수록 감소하였다. 응집체의 형상 분석 정보에 기반한 희박상 내 응집체 형성 원인을 제안하였다.

• 공업화학
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• 제27권5호
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• pp.478-482
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• 2016

본 연구는 0.076 m 지름과 0.8 m 높이를 가지는 기포유동층 열분해로를 이용하여 국내에서 풍부한 낙엽송 톱밥의 급속 열분해 특성을 고찰한 것이다. 유동층 열분해로의 운전 조건인 반응온도($350-550^{\circ}C$), 유동화 속도비($U_o/U_{mf} $: 2.0-6.0), 원료 주입 속도(2.2-7.0 g/min)에 따른 열분해 수율과 바이오 오일의 조성 변화를 고찰하였다. 바이오 오일에 포함된 화학 성분들의 수는 반응 온도 증가에 따른 2차 열분해로 인하여 반응 온도가 증가함에 따라서 감소하였다. 유동화 속도비와 원료 주입 속도가 유동층 열분해에 미치는 영향은 반응 온도의 영향보다 작아 열분해 온도가 가장 중요한 인자임을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.65-71
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• 2020

전기와 천연가스와 같이 안정적이며 신뢰할 수 있는 에너지를 현대 사회가 요구하기 때문에 재생에너지와 화석연료의 장점들을 모두 보유하고 있는 다양한 방식의 태양열 하이브리드 공정들이 세계 각국에서 개발되고 있다. 특히 고체 입자에 태양열을 저장하는 유동층 기반의 태양열 하이브리드 공정은 기존의 유동층 연소 및 가스화에 적용할 수 있을 것으로 기대받고 있다. 이에 본 연구에서는 ASTM D5757 반응기와 0.14 m의 직경과 2 m 높이의 유동층 반응기를 이용하여 태양열 하이브리드 공정의 유동층물질로서 검토되고 있는 실리콘 카바이드, 알루미나 입자들의 마모 및 열전달 특성을 고찰하였다. 특히 다양한 상업 유동층 반응기에서 유동층물질로 이용되는 모래와 비교하였다. 실리콘카바이드와 알루미나의 내마모성은 모래보다 우수하였으며 평균 열전달 계수도 125 ~ 152 W m^-2K^-1 범위를 가지는 것으로 고찰되었다.